JPH0758730B2 - ウエーハの表面温度測定方法 - Google Patents
ウエーハの表面温度測定方法Info
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- JPH0758730B2 JPH0758730B2 JP27984289A JP27984289A JPH0758730B2 JP H0758730 B2 JPH0758730 B2 JP H0758730B2 JP 27984289 A JP27984289 A JP 27984289A JP 27984289 A JP27984289 A JP 27984289A JP H0758730 B2 JPH0758730 B2 JP H0758730B2
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Description
ーハの表面温度測定方法に関する。
タキシャル成長膜を形成する工程においては、膜の成長
速度の制御、不純物ドーピングの制御、埋込拡散ウエー
ハにおけるパターン・シフトの制御等の点から反応炉内
の温度(正確にはウエーハの表面温度)の制御は非常に
重要である。
ハの表面温度)の正確な測定が不可欠であるが、従来の
温度測定法としては、熱電対を用いる方法、光高温計を
用いる方法が知られている(例えば、特開昭60−10714
号、同62−154636号、同63−169723号公報参照)。
たサセプタに熱電対を埋め込み、加熱系に加えられるパ
ワーとの相関を取って温度を決める方法であり、測定レ
ンジが広く、測定精度が高い(±1%以内)ため、広く
一般的に用いられている。
(輝度)と温度との相関を利用した方法であって、これ
は800℃以上の高温域で使用される。
サセプタが回転する反応炉を有するCVD装置への適用が
困難であり、測定はサセプタの回転を停止した状態で行
なわなければならず、実際の反応条件下における真の温
度を測定することが不可能であるという欠点がある。
反応管を通して反応炉内のサセプタやウエーハの温度を
測定するため、赤外線の一部は反応管に吸収され、従っ
て反応管の汚れや厚さによて測定温度にバラツキが生
じ、正確な温度測定ができない場合がある。又、測定は
サセプタの回転を停めたり、或いはサセプタを非常にゆ
っくり回転させた状態で行なわなければならないため、
熱電対による温度測定法と同様に実際の反応条件下にお
ける真の温度を測定することができないという問題があ
る。
もので、その目的とする処は、実際の反応条件下におけ
るウエーハの真の表面温度を正確に測定することができ
るウエーハの表面温度測定方法を提供することにある。
表面に不純物注入層が形成された拡散ウエーハを複数用
意し、これらの拡散ウエーハの各々を反応炉内で異なる
温度条件下で一定時間だけ熱処理した後、各拡散ウエー
ハのシート抵抗を測定してシート抵抗−温度のキャリブ
レーションカーブを作成し、被測定対象たるウエーハと
同じ温度条件下にセットされた拡散ウエーハのシート抵
抗を測定し、このシート抵抗を基に前記キャリブレーシ
ョンカーブから被測定対象たるウエーハの表面温度を求
めるようにしたことをその特徴とする。
すると不純物がウエーハに拡散するが、この不純物の拡
散深さは温度と時間に依存する。
さに依存する。
処理した複数枚の拡散ウエーハの各シート抵抗を測定す
れば、シート抵抗−温度の相関が得られ、この相関はキ
ャリブレーションカーブとして描かれる。
ば同じ反応炉内にセットして温度条件を揃え、キャリブ
レーションカーブを得たときと同じ時間経過後に拡散ウ
エーハを取り出してそのシート抵抗を測定すれば、シー
ト抵抗−温度のキャリブレーションカーブから実際の反
応条件下におけるウエーハ(反応炉内にセットされた被
測定対象たるウエーハ)の真の表面温度を正確に求める
ことができる。
る。
順を示す説明図、第2図はシート抵抗−温度のキャリブ
レーションカーブを示す図、第3図は反応炉の斜視図で
ある。
す手順によって複数枚の拡散ウエーハWd′…が用意され
る。即ち、第1図(a)に示すSi単結晶ウエーハWの表
面にイオン注入法によってP,B,As等の不純物を注入して
厚さ0.1μm程度の不純物注入層1を形成し、第2図に
示す拡散ウエーハWdを得る。尚、イオン注入法における
拡散濃度の精度は±1%以内であって、該イオン注入法
は比較的高い精度が得られる。
枚用意し、これらの各々を不図示の反応炉内で異なる温
度条件下で一定時間熱処理すると、イオン注入層1の不
純物が拡散して第1図(c)に示すようにその表面に拡
散層2が形成された拡散ウエーハWd′が得られる。
に依存するが、本実施例では各拡散ウエーハWd′は前述
のように拡散ウエーハWdを一定時間加熱して得られるた
め(即ちt=const.であるため)、各拡散ウエーハWd′
における不純物の拡散深さ(拡散層2の厚さ)xjは温度
Tのみに依存することになり、該拡散深さxjは、Dを拡
散係数とすると、次式で表わされるように温度Tの平方
根に比例する。
散深さをxj、平均面抵抗率をρとすると、次式で表わさ
れる。
シート抵抗Rsは温度Tに依存することとなり、シート抵
抗Rsと温度Tとの間には相関があることがわかる。
条件下で熱処理された複数枚の拡散ウエーハWd′…のシ
ート抵抗Rsを測定すればシート抵抗Rs−温度Tのキャリ
ブレーションカーブが得られる。
Bを加速電圧150Kev、打込量3×1014ions/cm2の条件で
注入して各々複数枚の拡散ウエーハを得、P,Bを注入し
た拡散ウエーハの何枚かにはその表面にCVD法によって
厚さ0.5μmのSiO2の酸化膜を成長させて不純物注入層
をシールした。
エーハを1枚だけセットし、キャリアガスとしてH2ガス
を215l/minの割合で炉内に供給しながら、温度950℃で
1時間だけ熱処理し、熱処理が終了した拡散ウエーハの
中心部におけるシート抵抗を4探針法によって測定し
た。同様にして温度1000℃、1050℃、1100℃、1150℃で
各1時間熱処理した拡散ウエーハのシート抵抗を測定す
ることによって、第2図に示すようなキャリブレーショ
ンカーブA,B,C,Dが得られる。尚、カーブAはBドープ
の非シール(SiO2膜でシールされていない)拡散ウエー
ハ、カーブBはPドープの非シール拡散ウエーハ、カー
ブCはBドープのシール(SiO2膜でシールされた)拡散
ウエーハ、カーブDはPドープのシール拡散ウエーハに
対するキャリブレーションカーブである。
をSiO2膜でシールされた拡散ウエーハにおいては、熱処
理によってB,Pの不純物が全てウエーハ内へ拡散するた
め、温度Tの増加と共に拡散深さxjが大きくなり、前記
第(2)式より明らかなようにシート抵抗Rsが温度Tの
増加と共に下がる。
2膜でシールしていない拡散ウエーハにおいては逆に温
度Tの増加と共にシート抵抗Rsが増加しているが、これ
は次の理由による。即ち、不純物注入層をシールされて
いない拡散ウエーハを熱処理すると、B,Pの拡散は主に
気相中に行なわれ、拡散深さxjの増加率よりも平面抵抗
率ρの増加率の力が大きくなるため、前記第(2)式よ
り明らかなように温度Tの増加と共にシール抵抗Rsが増
大する。
いキャリブレーションカーブとしては、カーブA、Dが
選定される。
ションカーブが得られると、このキャリブレーションカ
ーブを基にして製品であるウエーハWの表面温度が次の
ように求められる。
ャ)3内に水平回転自在に収納された円板状のサセプタ
4上には複数枚の被測定対象たるウエーハW…と共に1
枚の拡散ウエーハWd′がセットされている。尚、この拡
散ウエーハWd′は例えばPの不純物注入層の表面をSiO2
の酸化膜でシールしたものである。
給管5が開口しており、この反応ガス供給管5からは反
応ガスが供給され、サセプタ4は5〜10rpmの速度で図
示矢印方向に回転せしめられている。この状態で反応炉
3内は所定の温度(約1070℃)に1時間(キャリブレー
ションカーブを得るための熱処理時間と同じ時間)保持
されると、各ウエーハWの表面には所要の拡散層が形成
される。
の中心位置におけるシート抵抗Rsを四探針法により測定
すれば、第2図に示すキャリブレーションカーブDから
シート抵抗Rs対応する温度T(約1070℃)を求めること
ができる。即ち、第2図に示すように縦軸のシート抵抗
Rsから水平に引いた線がキャリブレーションカーブDと
交わる点aから垂線を立て、この垂線が横軸と交わる点
の目盛を読めば、シート抵抗Rsに対応する温度Tを求め
ることができる。
条件下で加熱されるため、この拡散ウエーハWd′の温度
がウエーハW…の実際の反応条件下における真の表面温
度に等しくなる。
ウエーハW…の真の表面温度を正確に測定することがで
き、CVD膜の成長速度の制御、不純物ドーピングの制
御、埋込拡散ウエーハにおけるパターン・シフトの制御
等を高精度に行なうことができる。
法によって表面に不純物注入層が形成された拡散ウエー
ハを複数用意し、これらの拡散ウエーハの各々を反応炉
内で異なる温度条件下で一定時間だけ熱処理した後、各
拡散ウエーハのシート抵抗を測定してシート抵抗−温度
のキャリブレーションカーブを作成し、被測定対象たる
ウエーハと同じ温度条件下にセットされた拡散ウエーハ
のシート抵抗を測定し、このシート抵抗を基に前記キャ
リブレーションカーブから被測定対象たるウエーハの表
面温度を求めるようにしたため、実際の反応条件下にお
けるウエーハの真の表面温度を正確に測定することがで
きるという効果が得られる。
順を示す説明図、第2図はシート抵抗−温度のキャリブ
レーションカーブを示す図、第3図は反応炉の斜視図で
ある。 1…不純物注入層、2…拡散層、3…反応炉、A,B,C,D
…キャリブレーションカーブ、Rs…シート抵抗、T…温
度、W…ウエーハ、Wd,Wd′…拡散ウエーハ。
Claims (1)
- 【請求項1】イオン注入法によって表面に不純物注入層
が形成された拡散ウエーハを複数用意し、これらの拡散
ウエーハの各々を反応炉内で異なる温度条件下で一定時
間だけ熱処理した後、各拡散ウエーハのシート抵抗を測
定してシート抵抗−温度のキャリブレーションカーブを
作成し、被測定対象たるウエーハと同じ温度条件下にセ
ットされた拡散ウエーハのシート抵抗を測定し、このシ
ート抵抗を基に前記キャリブレーションカーブから被測
定対象たるウエーハの表面温度を求めるようにしたこと
を特徴とするウエーハの表面温度測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27984289A JPH0758730B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | ウエーハの表面温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27984289A JPH0758730B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | ウエーハの表面温度測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03142948A JPH03142948A (ja) | 1991-06-18 |
JPH0758730B2 true JPH0758730B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=17616692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27984289A Expired - Lifetime JPH0758730B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | ウエーハの表面温度測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0758730B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102570098B1 (ko) * | 2023-01-30 | 2023-08-24 | 주식회사 지노베이션씨앤지 | 전력요금 절감 컨설팅 시스템 |
Families Citing this family (5)
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---|---|---|---|---|
US5435646A (en) * | 1993-11-09 | 1995-07-25 | Hughes Aircraft Company | Temperature measurement using ion implanted wafers |
JP3269463B2 (ja) * | 1998-07-23 | 2002-03-25 | 信越半導体株式会社 | 薄膜成長温度の補正方法 |
JP4586333B2 (ja) * | 2003-05-02 | 2010-11-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置、熱処理システム及び熱処理装置の温度制御方法 |
JP5007582B2 (ja) * | 2007-03-02 | 2012-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体基板の熱処理温度測定方法 |
JP5447111B2 (ja) * | 2010-04-07 | 2014-03-19 | 信越半導体株式会社 | Soiウェーハの熱処理温度を求める方法及びランプ加熱型の気相成長装置における反応炉の温度管理方法 |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP27984289A patent/JPH0758730B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH03142948A (ja) | 1991-06-18 |
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